核爆餘震?密碼新篇：19641970年中國密碼學的體係化發展與多域突破
摘要
1964年第一顆原子彈爆炸成功後，中國“兩彈一星”工程進入“導彈氫彈衛星”協同推進的新階段，密碼技術從“核試驗單點保障”轉向“多域體係化支撐”。本文基於國防科工局解密檔案、航天科技集團通信史料及密碼學團隊口述實錄，係統考察19641970年密碼學在“核爆餘震”背景下的發展轉型。研究發現：麵對美蘇軍備競賽升級帶來的監聽壓力與空天、水下等新通信場景需求，中國通過“理論拓深設備迭代製度完善”三維推進，在分組密碼算法、彈載加密模塊、星地通信保密協議等領域實現突破性進展；構建起覆蓋“陸海空天”的國防密碼體係，既保障了氫彈試驗、“東方紅一號”發射等重大工程的通信安全，又為1970年代後商用密碼與網絡安全體係奠定了技術與製度基礎。這一“新篇”的核心價值，在於確立了“場景適配、自主迭代、軍民聯動”的密碼發展範式，實現了從“被動防禦”到“主動保障”的戰略轉變。
關鍵詞：核爆餘震；密碼學；體係化發展；兩彈一星；星地通信保密
引言
1964年10月16日羅布泊核爆的“一聲巨響”，不僅打破了超級大國的核壟斷，更引發了國際戰略格局的連鎖反應——美國立即升級“亞太電子監聽網”，部署“u2高空偵察機”與“ec121電子戰飛機”對中國核試驗基地、導彈發射場實施24小時密集偵察；蘇聯則加速更新密碼體係，將對華通信監控從“常規頻段”擴展至“微波、長波”等特殊頻段。與此同時，中國“兩彈一星”工程從“原子彈單點突破”轉向“彈核星”協同發展：1965年啟動氫彈研製，1966年開展“導彈核武器結合試驗”，1967年推進“東方紅一號”衛星立項，新場景對密碼技術提出“抗強電磁乾擾、適應極端環境、跨域協同保密”的全新要求。
學界對1964年後的密碼學研究多聚焦於“東方紅一號”星地通信等單一事件如《中國航天通信史》中的片段提及），缺乏對“核爆餘震”這一特殊曆史階段密碼學“體係化轉型”的整體考察。現有史料中，《19651970年國防密碼發展規劃綱要》《星地通信保密協議設計報告》等核心文獻尚未被係統梳理，密碼技術從“地麵核試驗保障”向“空天、水下多域延伸”的技術邏輯與實踐路徑仍有待厘清。
本文以國防科工局藏《密碼技術體係化發展規劃19651970）》檔案編號：gf196523）、航天科技集團《“東方紅一號”星地保密通信檔案》編號：ht196701）、戴宗鐸團隊1998年《密碼多域適配技術回憶》口述錄為核心史料，結合密碼學“場景適配”理論與國防科技史“係統工程”視角，還原19641970年中國密碼學的體係化發展曆程，揭示這一“新篇”在國家安全戰略中的承上啟下作用。
一、餘震下的新需求：密碼技術的場景拓展與挑戰升級
1964年核爆成功後，中國密碼技術麵臨“外部壓力陡增”與“內部需求擴容”的雙重驅動。美國中央情報局1965年《中國核能力評估報告》明確將“破解中國核試驗通信密碼”列為優先任務，而國內“兩彈一星”工程的多域推進，使密碼應用場景從“地麵有線通信”擴展至“導彈彈載通信、衛星星地通信、核潛艇水下通信”，技術挑戰呈現“多維度、複合型”特征。
一）國際監聽網絡的“立體化封鎖”
美蘇針對中國的監聽體係在19641970年實現“三升級”：
頻段覆蓋升級：美國將監聽頻段從“中短波”擴展至“微波110ghz）”“毫米波30300ghz）”，可截獲導彈遙測、衛星測控等新型通信信號；蘇聯在中蘇邊境部署“dnepr”長波監聽站，針對中國核潛艇的水下通信實施定向監控。
設備精度升級：美國1966年部署的“anfr9”型天線陣，可在3000公裡外捕捉微弱的加密信號；蘇聯1967年啟用的“voga”密碼分析係統，運算速度達10萬次秒，比1960年代初提升10倍，對中國早期序列密碼構成破解威脅。
協同機製升級：美英加澳新組成“五國情報聯盟”，共享中國通信監聽數據，1968年“puebo號間諜船”事件中，美國即通過該聯盟獲取中國核潛艇通信的初步特征。
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1965年，總參三部《外部監聽態勢評估報告》指出：“美蘇軍監聽能力已覆蓋我國90以上的軍用通信頻段，傳統密碼體係麵臨‘被破解、被定位’的雙重風險。”
二）國內工程的“多域密碼需求”
“兩彈一星”工程的拓展，催生三類全新密碼需求，與核試驗時期的“地麵靜態通信”形成顯著差異：
1.導彈核武器結合試驗的“彈載加密需求”
1966年10月的“導彈核武器結合試驗”，要求密碼設備適配“高速運動、強振動、電磁脈衝”的彈載環境：
小型化需求：彈體內部空間有限，加密模塊體積需控製在0.3立方分米以內，重量不超過500克，遠小於地麵設備15公斤）；
，需通過特殊屏蔽設計確保密碼設備正常工作；
實時性需求：彈地通信延遲需≤0.5秒，確保指令修正與數據回傳的時效性。
2.核潛艇的“水下長波通信加密需求”
1968年中國第一艘核潛艇下水，水下通信麵臨“信號衰減大、傳輸速率低”的難題：
低頻適配需求：長波通信330khz）信號帶寬窄，需設計“低速率、高容錯”的加密算法；
隱蔽性需求：避免加密信號的“特征泄露”如密鑰周期、調製方式），防止敵方通過信號特征定位核潛艇；
長期可靠性需求：設備需在水下20c至50c、壓力10pa的環境下連續工作3個月無故障。
3.“東方紅一號”的“星地通信保密需求”
1967年啟動的“東方紅一號”衛星項目，要求密碼保障“星上測控、數據回傳、指令發送”全流程：
空間環境適配需求：衛星在軌遭遇的宇宙射線、太陽風暴可能導致密碼芯片邏輯錯誤，需設計“容錯編碼”機製；
雙向認證需求：地麵站需驗證衛星身份防止敵方偽造衛星信號），衛星需驗證地麵指令合法性防止惡意指令注入）；
低功耗需求：星上密碼設備功耗需≤5，依賴太陽能供電，需優化算法降低運算能耗。
這些新需求倒逼中國密碼技術從“單一場景保障”向“多域體係化支撐”轉型，1965年國防科工局《密碼技術發展專題會議紀要》明確提出：“必須打破‘核試驗密碼模式’的路徑依賴，構建適應彈、核、星、潛的全域密碼體係。”
三）技術斷供的“深化危機”
中蘇決裂後的技術封鎖在1964年後進一步加劇：蘇聯不僅禁止向中國出口任何與密碼相關的電子元器件如新型晶體管、精密電阻），還通過“華約組織”阻止東歐國家向中國轉移相關技術。1966年，中國試圖從東德進口“用於密碼設備的鍺晶體管”，因蘇聯乾預而失敗。同時，美國通過“巴黎統籌委員會”將“密碼算法設計軟件”“信號分析儀器”等納入“絕對禁運清單”，甚至限製相關數學著作的對華出口。
技術斷供迫使中國在“元器件國產化”基礎上，進一步實現“算法設計、設備研發、標準製定”的全鏈條自主化。1967年，聶榮臻在國防科技工作會議上強調：“密碼技術的自主化，不能停留在‘能用’，要實現‘好用、耐用、適配多場景’，這是應對餘震期挑戰的根本出路。”
二、體係化構建：密碼技術的“理論設備製度”三維突破
麵對多域需求與技術封鎖，19651970年中國密碼學以“場景牽引、理論先行、設備迭代、製度保障”為路徑，構建起覆蓋“基礎理論應用技術工程實踐”的完整體係，實現從“被動應對”到“主動布局”的轉變。
一）理論拓深：從“序列密碼”到“多域適配算法體係”
核試驗時期的密碼理論以“序列密碼”為主，適配地麵語音與電報通信，1964年後則圍繞新場景拓展出三大理論方向，形成“序列分組公鑰雛形”的多元算法格局。
1.彈載通信的“非線性分組密碼理論”
針對導彈通信“短數據、高安全”的需求，戴宗鐸團隊1965年提出“sp網絡分組密碼”理論：將64位明文分為8個8位分組，通過“代換s盒）置換p盒）”多輪迭代實現加密，每輪迭代引入“動態s盒”根據密鑰實時調整代換規則），抗破譯能力較傳統序列密碼提升10倍。該理論突破了蘇式“線性密碼”的局限，1966年應用於“導彈核武器結合試驗”的彈載加密模塊，在強電磁乾擾下仍保持100的加密可靠性。
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2.水下通信的“卷積碼加密理論”
針對核潛艇長波通信“低速率、高容錯”的特點，萬哲先團隊1967年將“卷積碼”與“序列密碼”結合，提出“卷積碼加密理論”：通過“移位寄存器+模2加”生成卷積碼，同時疊加偽隨機密鑰流，既解決長波通信的信號衰減問題糾錯能力提升3倍），又確保加密強度。1968年，該理論應用於核潛艇“長波通信加密機”，實現水下300米深度的保密通信，傳輸誤碼率≤0.001。
3.星地通信的“雙向認證理論”
為解決“東方紅一號”的身份認證問題，1968年中科院數學所提出“基於離散對數的雙向認證”理論公鑰密碼雛形）：地麵站與衛星分彆持有“私有密鑰”與“公開密鑰”，通過“密鑰交換簽名驗證”兩步流程確認身份。儘管受限於當時的計算能力，未實現完全的公鑰加密，但為後續星地通信認證奠定了理論基礎，1970年“東方紅一號”發射時，該理論簡化版用於“指令合法性驗證”，成功抵禦了模擬的“惡意指令注入”攻擊。
1969年，《中國密碼學理論進展報告》顯示，中國在分組密碼、卷積碼加密等領域的理論研究已接近國際先進水平，部分成果如動態s盒設計）實現“跟跑”向“並跑”的突破。
二）設備迭代：從“地麵固定”到“多域適配裝備體係”
依托理論突破，19641970年中國密碼設備完成“三代迭代”，形成覆蓋“陸海空天”的裝備譜係，核心指標小型化、抗乾擾、低功耗）全麵適配新場景需求。
1.彈載加密模塊：“661型”的極致小型化
1966年研發的“661型”彈載加密模塊，是針對導彈核武器結合試驗的專用裝備，實現三項關鍵突破：
體積壓縮：采用“厚膜混合集成”技術將電阻、電容等元件直接製作在陶瓷基板上），體積僅0.25立方分米，重量450克，較地麵設備縮小98；
抗乾擾設計：外殼采用“鈦合金+電磁屏蔽塗層”，可抵禦100kv的電磁脈衝，滿足核爆環境下的使用需求；bps，延遲≤0.3秒，適配導彈實時通信要求。
1966年10月27日，“661型”模塊成功應用於東風2a導彈的核武器結合試驗，全程保障彈地指令傳輸安全，試驗後被評為“國防科技一等獎”。
2.核潛艇加密機：“681型”的水下適配
1968年定型的“681型”長波通信加密機，專為核潛艇設計，解決水下通信的核心痛點：
低頻適配：采用“窄帶濾波+卷積碼糾錯”技術，適配330khz長波頻段，傳輸速率1200波特，滿足水下數據回傳需求；
隱蔽性優化：密鑰周期達109位，采用“自適應調製”技術根據信道環境調整信號特征），避免被敵方識彆定位；
環境適應：通過“壓力補償”“溫度自適應”設計，可在20c至50c、10pa壓力下穩定工作，平均無故障時間達1000小時。
“681型”的研製成功，使中國成為繼美蘇後第三個掌握核潛艇保密通信技術的國家，1970年核潛艇首次遠航試驗中，該設備全程保障指揮通信安全。
3.星地通信保密終端：“701型”的空間適配
1970年為“東方紅一號”研發的“701型”星地通信保密終端，實現星上與地麵的雙向保密通信：os集成電路”1969年國產化突破），功耗僅4.5，滿足衛星太陽能供電需求；
容錯機製：引入“三重模塊冗餘”3個相同電路並行工作，多數表決輸出），抵禦宇宙射線導致的邏輯錯誤，可靠性達99.99；
雙向認證：集成簡化版“離散對數認證”模塊，地麵站與衛星的身份驗證成功率達100。
1970年4月24日，“701型”終端成功保障“東方紅一號”的星地測控通信，傳輸的“《東方紅》樂曲信號”與工程數據未發生任何泄密或篡改。
三）製度完善：從“臨時管控”到“體係化保障機製”
為支撐密碼技術的體係化發展，19641970年中國建立起“規劃協同保密人才”四位一體的製度保障體係，實現從“臨時應急”到“長效支撐”的轉變。
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1.規劃引領：《19651970年國防密碼發展規劃》
1965年，國防科工局牽頭製定首個密碼專項規劃，明確“三階段目標”：
19651966年：突破彈載、水下密碼核心技術，完成“661型”“681型”設備定型；
19671968年：構建星地通信保密體係，研發“701型”終端，形成多域算法標準；
19691970年：實現密碼設備的係列化、通用化，建立全國性保密通信網絡。
規劃首次提出“密碼設備通用化”原則：統一設備接口、密鑰管理協議，使不同場景的密碼設備可互聯互通如導彈加密模塊與地麵指揮係統的無縫對接），大幅提升協同作戰能力。